基于动态方程的高超声速飞行器姿态协调控制

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2018, Vol. 36 ›› Issue (2): 133-141.

基于动态方程的高超声速飞行器姿态协调控制

冯星凯¹, 王玉惠¹, 秦晅², 吴庆宪¹

1. 南京航空航天大学自动化学院, 南京210006; 2. 中国电子科技集团第二十八研究所, 南京210016

收稿日期:2017-11-04 出版日期:2018-03-24 发布日期:2018-07-25
作者简介:冯星凯(1993—), 男, 山东滕州人, 南京航空航天大学硕士研究生, 主要从事先进飞行控制技术研究, (Tel)86-15651015981(E-mail)15651015981@ 163. com; 王玉惠(1980—) , 女, 内蒙古阿拉善盟人, 南京航空航天大学副教授, 硕士生导师, 主要从事控制理论与控制工程研究, (Tel)86-84892301-8023(E-mail)wangyh@ nuaa. edu. cn。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61374212; 61773204); 中央高校基本科研业务费基金资助项目(NJ20160022)

Attitude Coordination Control of Hypersonic Vehicle Based on Dynamical Equation

FENG Xingkai¹, WANG Yuhui¹, QIN Xuan², WU Qingxian¹

1. College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210006, China;2. The 28th Research Institute, China Electronic Technology Group Corporation, Nanjing 210016, China

Received:2017-11-04 Online:2018-03-24 Published:2018-07-25
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摘要/Abstract

摘要： 为解决高超声速飞行器飞行控制系统中的协调问题, 提出一种基于动态方程的耦合分析方法, 并运用该方法分析高超声速飞行器姿态的动态耦合关系, 设计了协调控制器。首先, 研究了高超声速飞行器的姿态运动特性; 并根据飞行器耦合特点, 提出一种基于动态方程的耦合分析方法用来反映变量间的动态耦合关系; 结合耦合阵, 基于分层滑模控制设计飞行器的协调控制器, 有效应对操纵舵之间的强耦合。基于Lyapunov 理论证明了闭环系统具有渐进稳定性, 并通过仿真实验验证了所提方法的有效性, 实现了姿态的协调控制。

关键词: 高超声速飞行器, 耦合分析, 动态方程, 协调控制

Abstract: A new coupling analysis method is proposed to solve the problem of coordination in the flight control system of hypersonic vehicle, which is used to study the coupling interconnection of the attitude dynamics for hypersonic vehicles, and a coordination controller is designed. Firstly, the attitude dynamic characteristics of a hypersonic vehicle is studied. Secondly, according to the coupling characteristics, a novel coupling analysis method based on the attitude dynamical equation is proposed to describe the coupling relationships among the attitude variables. Then, combining with the dynamical matrix, a coordination controller is designed based on hierarchical sliding mode control method to deal with the strong coupling problem between the control surfaces.Finally, the asymptotic stability of the closed loop system is proved by using Lyapunov theory, and the simulation results are given to verify the effectiveness of the proposed method, and the coordination control of attitude is realized.

Key words: dynamical equation, coordination control, hypersonic vehicle, coupling analysis

中图分类号:

TP29

冯星凯, 王玉惠, 秦晅, 吴庆宪. 基于动态方程的高超声速飞行器姿态协调控制[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2018, 36(2): 133-141.

FENG Xingkai, WANG Yuhui, QIN Xuan, WU Qingxian. Attitude Coordination Control of Hypersonic Vehicle Based on Dynamical Equation[J]. Journal of Jilin University(Information Science Ed, 2018, 36(2): 133-141.

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